Автоматическая станция «Луна-22» по поставленным задачам, конструкции и составу бортовой аппаратуры практически повторяет станцию «Луна-19»
Несколько изменился состав комплекса научной аппаратуры. Кроме научных экспериментов на станции «Луна-22» проводились инженерно–технические эксперименты:
Для получения изображений отдельных районов лунной поверхности на борту аппарата были установлены две оптико–механические телевизионные камеры. Общая масса лунного спутника «Луна-22» после выхода на селеноцентрическую орбиту составила 4100 кг вместе с модулем КТ, причем весь полет по орбите совершался вместе с этой ступенью.
Космический аппарат «Луна-22» был предназначен для исследования Луны и межпланетного пространства с орбиты искусственного спутника Луны.
Автоматическая станция «Луна-22» была запущена с космодрома Байконур 29 мая 1974 года с помощью четырехступенчатой ракеты–носителя «Протон–К». На трассе перелета к Луне 30 мая была проведена коррекция траектории.
В результате торможения с помощью КТДУ 2 июня 1974 года автоматическая станция «Луна-22» вышла на орбиту искусственного спутника Луны, близкую к расчетной. С целью проведения детальной телевизионной съемки выбранных районов лунной поверхности 9 июня 1974 года была осуществлена коррекция траектории, в результате чего станция перешла на эллиптическую орбиту с максимальной высотой над поверхностью Луны (в апоцентре) — 244 км и минимальной высотой (в перицентре) — 25 км.
Было проведено четыре сеанса картографирования поверхности Луны. Запланированный пятый сеанс был отменен в связи со значительным понижением перицентра орбиты (с 24,5 км 9.06.1974 г. до 15,4 км 12.06.1974 г.). Полученные телевизионные панорамы отличаются высоким разрешением и хорошим качеством. Одновременно со съемкой с помощью высотомера проводилось подробное изучение характера рельефа исследуемых участков с помощью радиовысотомера «Вега» и определялся химический состав лунных пород по их гамма–излучению.
13 июня 1974 года была проведена коррекция для повышения орбиты, в результате чего высота апоселения выросла до 299 км, а периселения до 181 км. Период орбиты 2 часа 11 минут 34 секунды.
На втором этапе полета по селеноцентрической орбите проводились гравитационные, научные и инженерно–технические исследования.
Для уточнения модели гравитационного поля Луны 11 ноября 1974 года станция «Луна-22» была переведена на орбиту с параметрами: максимальная высота над поверхностью Луны — 1437 км, минимальная высота — 171 км, наклонение к плоскости лунного экватора — 19° 33', период обращения — 3 часа 12 минут.
Общее время активного существования станции «Луна-22» составило 18 месяцев, что в 6 раз превысило запланированное программой полета. Программа полета станции «Луна-22» была выполнена полностью.